क्या राशि का विचरण, भिन्न के योग के बराबर है?


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क्या यह (हमेशा) सही है कि

Var(i=1mXi)=i=1mVar(Xi)?

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नीचे दिए गए उत्तर प्रमाण प्रदान करते हैं। अंतर्ज्ञान को साधारण केस var (x + y) में देखा जा सकता है: यदि x और y को सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध किया जाता है, तो दोनों कुल भिन्नता को बढ़ाते हुए एक साथ बड़े / छोटे हो जाएंगे। यदि वे नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध हैं, तो वे कुल भिन्नता को कम करते हुए, एक दूसरे को रद्द कर देंगे।
असद अब्राहिम

जवाबों:


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आपके प्रश्न का उत्तर "कभी-कभी, लेकिन सामान्य रूप से नहीं" होता है।

यह देखने के लिए यादृच्छिक चर (परिमित साथ) हो। फिर,X1,...,Xn

var(i=1nXi)=E([i=1nXi]2)[E(i=1nXi)]2

अब ध्यान दें कि , जो स्पष्ट है यदि आप जब आप गणना करते हैं कि आप क्या कर रहे हैं, इसके बारे में सोचें हाथ से। इसलिए, ( एक 1 + + एक n ) ( एक 1 + + एक n )(i=1nai)2=i=1nj=1naiaj(a1+...+an)(a1+...+an)

E([i=1nXi]2)=E(i=1nj=1nXiXj)=i=1nj=1nE(XiXj)

इसी तरह,

[E(i=1nXi)]2=[i=1nE(Xi)]2=i=1nj=1nE(Xi)E(Xj)

इसलिए

var(i=1nXi)=i=1nj=1n(E(XiXj)E(Xi)E(Xj))=i=1nj=1ncov(Xi,Xj)

कोवरियन की परिभाषा के अनुसार।

अब के बारे में क्या राशि का विचरण भिन्नताओं के योग के बराबर है? :

  • यदि चर असंबंधित हैं, तो हाँ : यह है, लिए , फिरcov(Xi,Xj)=0ij

    var(i=1nXi)=i=1nj=1ncov(Xi,Xj)=i=1ncov(Xi,Xi)=i=1nvar(Xi)
  • यदि चर सहसंबद्ध हैं, तो नहीं, सामान्य रूप से नहीं : उदाहरण के लिए, मान लें कि दो भिन्न चर हैं जिनमें से प्रत्येक में variance और जहाँ । फिर , ताकि पहचान विफल हो जाए।X1,X2σ2cov(X1,X2)=ρ0<ρ<σ2var(X1+X2)=2(σ2+ρ)2σ2

  • लेकिन यह कुछ उदाहरणों के लिए संभव है : मान लीजिए कि में सहसंयोजक मैट्रिक्स तोX1,X2,X3

    (10.40.60.410.20.60.21)
    var(X1+X2+X3)=3=var(X1)+var(X2)+var(X3)

इसलिए यदि चर असंबंधित हैं, तो राशि का भिन्न रूप भिन्नता का योग है, लेकिन सामान्य रूप में रूपांतरण सही नहीं है।


उदाहरण सहसंयोजक मैट्रिक्स के बारे में, निम्नलिखित सही है: ऊपरी दाएं और निचले बाएं त्रिकोण के बीच समरूपता इस तथ्य को दर्शाती है कि , लेकिन समरूपता ऊपरी बाएं और निचले दाएं के बीच (इस मामले में कि उदाहरण का एक हिस्सा है, लेकिन इसे दो अलग-अलग से बदला जा सकता है संख्याएँ जिनका योग , और ? धन्यवाद फिर से।cov(Xi,Xj)=cov(Xj,Xi)cov(X1,X2)=cov(X2,X3)=0.30.6cov(X1,X2)=acov(X2,X,3)=0.6a
Abe

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Var(i=1mXi)=i=1mVar(Xi)+2i<jCov(Xi,Xj).

तो, यदि सहसंयोजक औसत , जो एक परिणाम होगा यदि चर युग्मक असंबद्ध हैं या यदि वे स्वतंत्र हैं, तो योग का भिन्नता भिन्न का योग है।0

एक उदाहरण जहां यह सच नहीं है: Let । चलो । फिर ।एक्स 2 = एक्स 1 वार ( एक्स 1 + एक्स 2 ) = वार ( 2 एक्स 1 ) = 4Var(X1)=1X2=X1Var(X1+X2)=Var(2X1)=4


यह नमूना संस्करणों के लिए शायद ही कभी सच होगा।
डीडब्ल्यू

1
@ ड्वाइन, "दुर्लभ" एक समझ है - यदि निरंतर वितरण है, तो संभावना है कि योग का नमूना प्रसरण ठीक 0 में नमूना रूपांतर के योग के बराबर है:X
मैक्रो

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मैं सिर्फ मैक्रों द्वारा दिए गए प्रमाण का एक अधिक संक्षिप्त संस्करण जोड़ना चाहता था, इसलिए यह देखना आसान है कि क्या चल रहा है।

ध्यान दें किVar(X)=Cov(X,X)

किसी भी दो यादृच्छिक चर हमारे पास है:X,Y

Var(X+Y)=Cov(X+Y,X+Y)=E((X+Y)2)E(X+Y)E(X+Y)by expanding,=E(X2)(E(X))2+E(Y2)(E(Y))2+2(E(XY)E(X)E(Y))=Var(X)+Var(Y)+2(E(XY))E(X)E(Y))
इसलिए सामान्य तौर पर, दो यादृच्छिक चर के योग का भिन्न रूप नहीं होता है। हालाँकि, यदि स्वतंत्र हैं, तो , और हमारे पास ।X,YE(XY)=E(X)E(Y)Var(X+Y)=Var(X)+Var(Y)

ध्यान दें कि हम एक सरल प्रेरण द्वारा यादृच्छिक चर के योग के लिए परिणाम का उत्पादन कर सकते हैं ।n


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